WATERWINSYSTEEM VAN DE WOESTIJNKEVER KAN OOK DE MENS DIENEN

Hoe kom je aan drinkwater in de kurkdroge Namibwoestijn in Namibië waar het nooit regent? De oplossing wordt wellicht geleverd door woestijnkevers van het geslacht Stenocara. Bioloog Andrew Parker van de universiteit van Oxford en ingenieur Chris Lawrence van het onderzoekslaboratorium QinetiQ ontdekten hoe deze insecten water verzamelen: op hun dekschilden hebben zij speciale bobbeltjes die fijne mistdruppeltjes doen condenseren tot drinkbare waterdruppels (Nature, 1 nov.).

Parker en Lawrence hebben op hun bevinding meteen octrooi aangevraagd en willen nu een analoog wateropvangsysteem toepassen als bekleding van tenten en daken van huizen om zoet water te produceren voor menselijk gebruik.

De kevers maken handig gebruik van de mist die 's ochtends opstijgt uit de Atlantische Oceaan en landinwaarts drijft. De dekschildjes van de kever zijn bedekt met een waterafstotend waslaagje, dat echter bovenop de bobbeltjes ontbreekt. Op deze hydrofiele plekken slaat de mist neer en groeien razendsnel dauwdruppeltjes aan. Deze druppeltjes bedekken al gauw het gehele hydrofiele oppervlak totdat ze zo ver zijn aangezwollen dat de zwaartekracht de capillaire aantrekkingskracht overwint. De druppels rollen dan over de waslaag naar beneden. De kever steekt zijn achterlijf omhoog zodat het water zo zijn mond inloopt. Zo weet het diertje in de gortdroge zandduinen te overleven.

Parker en Lawrence berekenden dat bij de heersende wind in Namibië (5 m/s) de dauwdruppel een doorsnede van minstens vijf millimeter moet hebben om van een helling van 45 graden naar beneden te rollen. Dat klopt aardig met de waargenomen druppelgrootte onder natuurlijke omstandigheden: tussen de vier en vijf millimeter.

De Britten bootsten het proces onder laboratoriumomstandigheden na. Op een glazen oppervlak brachten ze een warme waslaag aan waarin zij glazen bolletjes (doorsnede 0,6 millimeter) gedeeltelijk lieten onderdompelen. Zo verkregen zij een `biomimetische' structuur, analoog aan het dekschild van de kever. Ze vergeleken de wateropbrengst van verschillende ontwerpen door ze bij een temperatuur van 22 °C en onder een hoek van 45 graden te plaatsen in een fijne mist van waterdruppeltjes. Het water werd verzameld in een bakje onder het testplaatje.

Het ontwerp met regelmatig verspreide glaskorrels kwam als beste uit de bus; het testplaatje met willekeurig verspreide glaskorrels (dus het meest gelijkend op Stenocara) presteerde nèt iets minder. Zonder glaskorrels en mèt was leverde het testplaatje slechts de helft van de hoeveelheid water van het optimale ontwerp op. Een kaal glazen plaatje gaf zeer variabele resultaten, al naar gelang de enkele grote waterdruppel die zich erop vormde precies in het opvangbakje viel of niet. Hetzelfde experiment uitgevoerd bij 66 °C gaf vergelijkbare resultaten, behalve dat het kale glazen plaatje nu nooit meer water opleverde; door het grote oppervlak van de enkele druppel verdampte het water al voordat het de kans kreeg naar beneden te rollen. De plaatjes met glaskorrels in een waslaag bleven bij deze temperatuur echter onverminderd water opleveren.

De onderzoekers concluderen dat dankzij de unieke eigenschappen van een waterafstotend oppervlak met hydrofiele pieken, onder verschillende omstandigheden water kan worden gewonnen.

    • Sander Voormolen